2019年“校企合作双百计划”推介典型案例之十
哈尔滨工业大学
是德科技电工电子远程在线实验室建设
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项目简介
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哈尔滨工业大学电工电子国家级实验教学示范中心与是德科技公司有很好的合作基础，在是德科技的前身HP、安捷伦公司时代，就有过多次校企共建实验室合作。2009年、2011年先后进行了第3、4期国际联合实验室的建设，每年约3000名学生在该实验室进行全开放、自主学习模式的电工电子实验系列课程的学习。
哈工大-惠普电子学实验室成立(1999年)
哈工大-安捷伦电子技术实验室(2005年)
哈工大-安捷伦电子学实验室(2009年)
哈工大-安捷伦电子学实验室(2011年)
哈工大-是德科技远程在线实验室(2018年)
2016年，是德科技公司资助电工电子实验教学中心进行了远程在线实验室的教学改革项目的研究。2018年，在该项目成果的基础上建设了哈工大-是德科技电工电子远程在线实验室。实验室为教师和学生提供了全新的学习环境，使大家随时随地进行在线实验，大大提高了教学质量。本案例是将实验教学与信息技术深度融合的产物，结合了云平台、大数据、AI等思想，是“互联网+教育”的典型案例。
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参与单位
是德科技(中国)有限公司
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所属学科
电气工程
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合作类别
实验室建设、课堂教学改革
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成就简介
哈工大-是德科技电工电子远程在线实验室和所支撑的远程在线虚实结合电工电子实验教学平台，已经面向哈尔滨工业大学非电类专业的同学，面向“电工学实验”和“电工与电子技术实验”课程开放，得到了同学们的欢迎和高度评价。在使用过程中，同学们针对性地提出了一些修改建议，使实验模式条理更加清晰，人机交互界面更加友好和真实，更加方便学生进行电工电子实验课程的学习和实践动手能力的训练。目前，平台已使用3000余人，累计超过2万人时，随着线上教学内容的不断完善和丰富，受益人将会越来越多。
基于互联网的远程在线虚实结合实验教学模式和基于该模式的实验平台，具有虚实结合、方便移植、易于开放共享的特点，应用前景十分广阔。
大赛获奖证书
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理念与模式
通过国际联合实验室的建设，实现电工电子远程在线虚实结合实验教学平台，把企业提供的带互联网接口的真实的仪器设备和自建的实验装置与浏览器中显示的虚拟界面连通，将原本必须在实验室才能完成的实验内容，移植到线上，实现基于互联网的电工电子远程在线实验教学模式。
远程在线虚实结合电工电子实验教学平台
1.1实验室硬件平台建设
由实验设备与装置组成40个远程在线硬件实验台，每个实验台包括：KeysighDSOX3104T数字存储示波器、Keysight34461A台式万用表、KeysightE36313A可编程直流电源、远程在线实验装置各1套。这些设备和远程在线人机交互界面通过网络操作代理单元进行连通，实现远程在线实验。
实验室硬件实验平台
1.2远程在线虚拟人机交互界面
人机交互界面提供两个主要功能：实验内容操作虚拟环境和专家系统。实验内容操作虚拟界面无缝嵌入到网页中，普通浏览器即可打开运行。界面中包括示波器操作与显示调节、信号源配置、直流稳压电源设置和实验电路搭接操作等内容组成。
人机交互界面与实物操作模块
远程仪器设备操作界面
1.3网络操作代理单元（Agent）
该操作代理单元由硬件模块和软件中间件两部分组成，硬件模块内置网络控制协议，接收远程人机交互界面传到服务器，并有软件中间件处理的操作指令，电路的搭接操作，使用户的虚拟界面远程操作与实验台现场的硬件连线操作完全一致，达到虚实结合的目的。
1.4网络开放管理信息平台
对用户的访问进行全开放的管理，使多个实验台可以协同向互联网开放。
1.5网络服务平台建设
为了确保远程在线虚实结合实验的开放，进行了专业的网络平台搭建。
远程在线虚实结合实验教学模式
根据远程在线实验的特点，针对电工电子实验课程的关键知识点，建设了10余个远程在线虚实结合实验教学项目。教学内容还在不断建设、增加和完善。
其教学过程如下：
(1)学生通过实验MOOC课程、理论课程、实验教材等资源进行学习；
(3)通过平台的虚拟实验界面远程控制实验电路的搭接、调整参数、选择测试点、操作仪器设备，获取实验设备真实数据；
(4)进行实验结果、数据的整理，按照人机交互界面提供的模板完成相应实验报告，并通过管理信息平台进行提交；
(5)教师根据系统记录的结果和学生所提交的实验报告进行实验项目的评分，与通过平台的专家系统进行自动评分相结合的方式进行。
教学过程示意图
以学生为中心的线上线下混合式实验教学
以学生为中心的线上线下混合式实验教学模式示意图
理论课堂和SPOC翻转课堂使用平台教学
教师线上使用平台教学
学生完成远程实验内容的学习
邀请是德科技企业工程师做工程应用讲座
是德科技企业工程师来中心为学生进行工程应用讲座
目前，基于上述建设内容，已经获得5项软件著作权，并有一系列发明专利等知识产权正在申请过程中。
软件著作权
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创新点
1.基于云平台思想的实验室平台：本平台从本质上是真实的硬件实验室，通过互联网技术置于云端，通过虚拟界面实现对云上教学资源的使用，充分体现“虚实结合”思想，用户通过互联网，远程对实验室内的真实电路进行连接与操作，操控与线下硬件实验室相同的实验设备，获得真实的实验数据及结果，为学生构建了一个真实、生动、便捷的自主学习环境。
2.信息化技术与教学的深度融合：虚实结合的实验教学有别于时下流行的完全虚拟仿真的实验教学管理，强调实验和数据真实性和操作的同步性，其管理过程和信息平台也体现了“虚”与“实”的完美结合。
4.人工智能的潜在运用：在虚拟界面的设计前期，依据教师的经验将错误操作进行提示，让学生能够在误操作时，及时思考和改正，随着数据的积累，得到学生操作过程数据，通过人工智能技术，将其转化成有效的实验教学信息反馈给学生。
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社会影响力
远程在线实验室建成后，累计接待兄弟院校领导和教师参观达百余人次，包括中国高等教育学会领导现场体验远程在线实验、天大等兄弟院校国家示范中心主任参观远程在线实验。此外，项目组成员在各类会议上作特邀报告介绍平台情况。